Пояснительная записка,Лясникова 2015
.docРХТУ имени Д. И. Менделеева
Кафедра механики
ХИМИЧЕСКИЙ АППАРАТ
С МЕХАНИЧЕСКИМ ПЕРЕМЕШИВАЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ
типа ВКЭ2101
Пояснительная записка
к курсовому проекту по прикладной механике
205.058.00.00.000. ПЗ
Руководитель: Лясникова Н. Н.
Исполнитель: Иконникова О. П.
Группа Н-26
Москва, 2015
Содержание
-
Техническое задание……………………………………………..….………………3
-
Введение………………………………………………………………………….…….4
-
Определение геометрических размеров аппарата...........................................6
-
Выбор конструкционных материалов…………………………………………..7
-
Расчёт толщин стенок……………………………………………………………….8
-
Расчёт толщин стенок аппарата…………………………………...……………8
-
Расчёт толщин стенки рубашки……………………………………….………..8
-
-
Определение пробного давления…………………………………………………9
-
Выбор фланцевого соединения…………………………………………...……..10
-
Выбор привода………………………………………………………………….……11
-
Эскиз аппарата……………………………………………………………………….12
-
Выбор мешалки………………………………………………...……………………13
-
Расчёт мешалки……………………………………………………………………..15
-
Расчёт шпонки в ступице мешалки……………………………………………16
-
Расчёт вала мешалки на виброустойчивость……………………….………..17
-
Выбор комплектующих…………………………………………………………..18
-
Выбор штуцеров……………………………………………………....…………..18
-
Выбор люка…………………………………………………………………………18
-
Выбор опор………………………………………………………..………………..19
-
Выбор сальникового уплотнения……………………………..………………20
-
15. Список используемой литературы………………………………………...…...21
1. Техническое задание
Номер варианта……………………………………………………………….…58
Шифр корпуса…………………………………………………..…………ВКЭ-21
Номинальный объем V, м3 ………………………………………….………….5,0
Диаметр аппарата Da, мм……….………………………………………...…..1600
Шифр мешалки…………………………………………………………..………01
Диаметр мешалки dm, мм…………….……………………………..……...…..450
Частота вращения , об/мин………………………………...……..………….400
Мощность мешалки N, кВт……………………………………….…………….1,3
Давление в аппарате Pa, МПа………………………………..………….…..….0,8
Остаточное давление в аппарате Pост, МПа………………………………….0,02
Давление в рубашке Pруб, МПа…………………………….………....…….…..0,6
Среда в аппарате……………………………………………………..….……..H2O
Температура среды T, °C…………………………………….………………....100
2. Введение
Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством типа ВКЭ2101 предназначен для проведения различных физико-химических и механических процессов в жидких средах (растворах, суспензиях, эмульсиях) для протекания которых требуется поддержание повышенной температуры и давления. Интенсификацию процессов теплообмена и массообмена обеспечивает механическое перемешивающее устройство с приводом типа 4.
Химические аппараты данной конструкции применяются в промышленности для проведения органических и неорганических синтезов, протекающих при повышенной температуре и давлении в агрессивных средах, а также требующих постоянного перемешивания реакционной массы. Кроме этого аппараты применяются для получения различных жидкостных растворов и механических смесей.
При разработке химического аппарата обеспечено соответствие правилам Госгортехнадзора. Основные параметры аппарата соответствуют ГОСТ 26291-71.
Химический аппарат с механическим перемешивающим устройством состоит из следующих основных частей: корпуса аппарата, крышки аппарата, рубашки аппарата, механического перемешивающего устройства.
Корпус аппарата состоит из сваренных между собой конического днища и цилиндрической обечайки. Корпус аппарата предназначен для проведения в нём физико-химических процессов, а также для крепления к нему прочих частей аппарата, таких как: рубашка (приваренная сверху – к обечайке корпуса, и снизу – к днищу) крышка аппарата (съемная, соединенная с корпусом с помощью фланцевого соединения), а также штуцер для выгрузки продукта, приваренный к нижней части днища корпуса.
К крышке аппарата крепится стойка, с закрепленным на ней торцевым уплотнением и муфтой, соединяющей вал мотора-редуктора с валом перемешивающего устройства.
Также к крышке приварен смотровой люк, штуцер ввода и два штуцера для крепления манометра и термопары.
Корпус и крышка скреплены между собой посредством фланцевого соединения.
Тип механического перемешивающего устройства – трёхлопастная мешалка. Ступица неразъемного типа.
Рубашка служит для подачи в неё через штуцер пара, обогревающего содержимое корпуса. Конденсат выходит из рубашки через штуцер, приваренный к нижней её части. Также к рубашке приварены 4 опоры.
Материал корпуса, крышки, рубашки, мешалки и её вала – сталь 10X17H13M2T. Эта сталь выбрана потому, что она технологична в обработке, имеет повышенную виброустойчивость, хорошо сваривается и обладает хорошей штампуемостью.
3. Определение геометрических размеров аппарата
1) Высота крышки аппарата
Hкр. = = = 400 мм
2) Высота отбортовки крышки
= 40 мм
3) Высота днища
Hдн. = * tg(45°) = 800 мм
4) Высота отбортовки днища
= 40 мм
5) Высота цилиндрической части аппарата
Hц.ч. = (V – Vкр – Vдн)/, где
Vкр. = = 0,5359 м3
Vдн. = * ctg(45°) = 0,5359 м3
Hц.ч. = = 1955 мм
6) Высота обечайки
Hоб. = Hц.ч. – – – 2Hфл., где Hфл. = H = 105 мм
Hоб. = 1955 – 40 – 40 – 2*105 = 1665 мм
Принимаем Hоб. = 1600 мм
7) Диаметр рубашки
Dр = 1600 + 100 = 1700 мм
8) Высота рубашки (цилиндрическая часть)
Hр = 1400 мм
4. Выбор конструкционных материалов
1) Материал аппарата
10X17H13M2T
2) Скорость коррозии
П = 0,1
3) Срок службы аппарата
Та = 10 лет
4) Прибавка на компенсацию коррозии
Ск = П * Та = 0,1 *20 = 1 мм
Механическая характеристика
1) Допускаемое напряжение
[σ]100°С = 139 МПа
2) Модуль упругости I–ого рода
E = 2 * 105 МПа
3) Материал болтов
Сталь 35ХМ
4) Допускаемое напряжение
[σ]100°С = 230 МПа
5. Расчет толщин стенок
5.1 Расчет толщин стенок аппарата
а) Под внутренним давлением
+ + , где
коэффициент сварного шва
+ 2*1 + = 8,6 + = 10 мм
б) Под внешним давлением
14 мм
= 1609,7 м
Вывод: 14 мм
5.2 Расчет толщин стенки рубашки
Под действием внутреннего давления
8 мм
6. Определение пробного давления
а) для аппарата
МПа
б) для рубашки
МПа
7. Выбор фланцевого соединения
Da = Dy = 1600 мм
8. Выбор привода
N = 1,3 кВт
= 400 об/мин
Привод типа 4
Мощность привода:
, где
кВт
кВт, габарит 1,
9. Эскиз аппарата
10. Выбор мешалки
Шифр мешалки - 01
Тип мешалки – трёхлопастная
Эскиз ступицы
Ступица неразъёмная
11. Расчёт мешалки
кВт
кН*м = 54 Н*м
Н*м
Н*м
мм= м
Па = 81,5 МПа
МПа
12. Расчёт шпонки в ступице мешалки
- напряжение снятия на боковой поверхности шпонки
d – диаметр участка вала под муфту
- длина шпонки
, где
- высота ступицы
МПа
13. Расчёт вала мешалки на виброустойчивость
мм
-критическая угловая скорость
, где mпр – приведённая масса
кг
кг
м
, где МПа = Па;
м4
1,35 – вал гибкий
14. Выбор комплектующих
14.1 Выбор штуцеров
14.2 Выбор люка
14.3 Выбор опор
Н
Нагрузка на одну опору:
Н = 17,2 кН
[Q] = 25 кН
Q = 17,2 кН < [Q] = 25 кН
Тип опоры 1
Эскиз лапы для вертикальных аппаратов
14.4 Выбор сальникового уплотнения
15. Список используемой литературы
1. 4355 – Расчёт химического аппарата с механическим перемешивающим устройством
2. Аристов В.М., Аристова Е.П. «Инженерная графика: Учебное пособие. – 3-е изд.»
3. А. А. Поляков. «Механика химических производств»